芯片制造半导体工艺制程实用教程

芯片制造半导体工艺实用教程参考书：半导体制造技术韩郑生等译SemiconductorManufacturingTechnolgy[美]MichealQuirkJulianSerda著第一章半导体产业介绍•概述微电子从40年代末的第一只晶体管（Ge合金管）问世，50年代中期出现了硅平面工艺，此工艺不仅成为硅晶体管的基本制造工艺，也使得将多个分立晶体管制造在同在一硅片上的集成电路成为可能，随着制造工艺水平的不断成熟，使微电子从单只晶体管发展到今天的ULSI。回顾发展历史，微电子技术的发展不外乎包括两个方面：制造工艺和电路设计，而这两个又是相互相成，互相促进，共同发展。1.1半导体工业的诞生•电信号处理工业始于上个世纪初的真空管，真空管使得收音机、电视机和其他电子产品成为可能。它也是世界上第一台计算机的大脑。•真空管的缺点是体积大、功耗大，寿命短。当时这些问题成为许多科学家寻找真空管替代品的动力，这个努力在1947年12月23日得以实现。也就是第一只Ge合金管的诞生。如图所示。1.2固态器件•故态器件不仅是指晶体管，还包括电阻器和电容器。•Ge合金管的缺点是工作温度低，电性能差。•50年代随着硅平面制造工艺的出现，很快就出现了用硅材料制造的晶体管。•由于硅材料的制造温度(熔点温度1415℃)和硅晶体管的工作温度都优于锗(熔点温度937℃)，加之SiO2的天然生成使得硅晶体管很快取代了Ge晶体管。1.3集成电路•最早的集成电路仅是几个晶体管、二极管、电容器、电阻器组成，而且是在锗材料上实现的，是由德州仪器公司的杰克·基尔比发明的。如图所示。右图是用平面技术制造的晶体管坪区输出-V+V1.4工艺和产品趋势•从以开始，半导体工业就呈现出在新工艺和器件结构设计上的持续发展。工艺的改进是指以更小尺寸来制造器件和电路，并使之具有更高的密度，更多的数量和更高的可靠性。•尺寸和数量是IC发展的两个共同目标。•芯片上的物理尺寸特征称为特征尺寸，将此定义为制造复杂性水平的标准。•通常用微米来表示。一微米为1/10000厘米。•GordonMoore在1964年预言IC的密度每隔18～24个月将翻一番，------摩尔定律。年（元件芯片）/水平缩写单位芯片内的器件数小规模集成电路中规模集成电路大规模集成电路特大规模集成电路超大规模集成电路SSIMSILSIVLSIULSI2~5050~50005000~100000100000~10000001000000•特征尺寸的减小和电路密度的提高产生的结果是：•信号传输距离的缩短和电路速度的提高，芯片或电路功耗更小。1.5半导体工业的构成•半导体工业包括材料供应、电路设计、芯片制造和半导体工业设备及化学品供应五大块。•目前有三类企业：一种是集设计、制造、封装和市场销售为一体的公司；另一类是做设计和销售的公司，他们是从芯片生产厂家购买芯片；还有一种是芯片生产工厂，他们可以为顾客生产多种类型的芯片。1.6器件制造•半导体器件制造分4个不同阶段：1.材料准备2.晶体生长与晶圆准备3.芯片制造4.封装材料准备晶体生长与晶圆准备晶圆制造封装第一步材料准备第二步晶体生长与晶圆准备第三步芯片制造第四步封装每个电路进行电测试制造在晶圆上制造单个电路电性测试（芯片分捡）封装良品芯片被封装并测试良品